1、昆蟲線粒體DNA是共價(jià)閉合的環(huán)狀雙鏈DNA分子，大小一般為15.4～16.3kb，以高拷貝數(shù)目存在于線粒體內(nèi)。線粒體DNA的分子質(zhì)量小，核酸序列和組成比較保守，基因組中不含間隔區(qū)和內(nèi)含子，無(wú)重復(fù)序列和不等交換，拷貝數(shù)多，易于提取、擴(kuò)增和分析；在遺傳過(guò)程中不發(fā)生基因重組、倒位、易位等突變，嚴(yán)格遵守母系遺傳方式，只需少量個(gè)體材料就能反映群體的遺傳結(jié)構(gòu)；基因組的替換率比核DNA高5～10倍，適合做進(jìn)化生物學(xué)研究。 本文測(cè)定和分析了隆額

2、網(wǎng)翅蝗線粒體全序列，并且將其于已經(jīng)測(cè)出全基因組的2種其他直翅目昆蟲的mtDNA進(jìn)行了比較，并聯(lián)合其他直翅類昆蟲的mtDNA進(jìn)行了線粒體全基因組水平的系統(tǒng)發(fā)育分析。獲得的主要結(jié)果如下： 1.隆額網(wǎng)翅蝗線粒體基因組基因組成與基因排列隆額網(wǎng)翅蝗線粒體DNA序列全長(zhǎng)15783bp，包括13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，2個(gè)核糖體基因，22個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA基因，及1個(gè)長(zhǎng)894個(gè)堿基的A+T豐富區(qū)，全線粒體基因組的A+T含量為76.4％。其基因排列順序與非

3、洲飛蝗的一致。隆額網(wǎng)翅蝗線粒體基因組在8個(gè)基因之間共有36bp的重疊區(qū)域，重疊范圍在1bp到8bp之間變化。有114bp的基因間隔區(qū)，它們分散在20個(gè)基因之間，最長(zhǎng)的間隔區(qū)長(zhǎng)21bp，短的只有2bp。A+T豐富區(qū)位于核糖體12S小亞基和tRNAIle基因之間，A+T含量為86.0％，包括894個(gè)堿基，比其他昆蟲的短一些。 2.隆額網(wǎng)翅蝗線粒體基因組蛋白質(zhì)編碼基因隆額網(wǎng)翅蝗的密碼子總數(shù)為3718，與非洲飛蝗的密碼子(3713)總數(shù)

4、接近。隆額網(wǎng)翅蝗編碼基因的A+T含量為75.8％，它比非洲飛蝗的編碼基因A+T含量高約1.7％。除COⅠ基因外，隆額網(wǎng)翅蝗的蛋白質(zhì)編碼基因的起始密碼子都是典型的ATN密碼子。其中ND2、COⅡ、ATP6、COⅢ、ND4L、ND6、Cytb這7個(gè)基因使用ATG作為起始密碼子，ATP8、ND3、ND5基因使用ATT，ND4和ND1基因分別使用ATC和ATA。除COⅡ、ND5、ND4和ND1外，其他基因都是以TAA為終止密碼子。亮氨酸Leuc

5、ine(13.88％)、異亮氨酸isoleucine(10.87％)、絲氨酸serine(9.71％)、苯丙氨酸phenylalanine(9.23％)是隆額網(wǎng)翅蝗線粒體蛋白質(zhì)中使用頻率最高的4種氨基酸，總計(jì)占43.69％。 3.隆額網(wǎng)翅蝗線粒體基因組tRNA基因及tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)隆額網(wǎng)翅蝗線粒體DNA編碼的22個(gè)tRNA基因零散分布于整個(gè)基因組中。從預(yù)測(cè)的二級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，除tRNASer(AGN)外，所有tRNA都具有典型的三葉

6、草結(jié)構(gòu)。tRNASer(AGN)中，雙氫尿嘧啶(DHU)臂只是形成了一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)。tRNA的氨基酸接受臂，反密碼子環(huán)和反密碼子臂較為保守，TψC和DHU臂變異比較大。 4.隆額網(wǎng)翅蝗線粒體基因組rRNA基因結(jié)構(gòu)隆額網(wǎng)翅蝗mtDNA16SrRNA基因長(zhǎng)1317bp，12SrRNA基因長(zhǎng)842bp，它們分別位于tRNAVal基因和A+T豐富區(qū)及tRNALeu(CUN)和tRNAVal之間。大亞基的長(zhǎng)度相對(duì)其它物種而言適中的，但是12

7、S小亞基的長(zhǎng)度卻僅次于最長(zhǎng)的Petrobiusbrevistylis845bp核糖體小亞基。 5.隆額網(wǎng)翅蝗、非洲飛蝗和東方螻蛄線粒體基因組比較分析隆額網(wǎng)翅蝗、非洲飛蝗和東方螻蛄的序列長(zhǎng)度和堿基組成比較接近，但是隆額網(wǎng)翅蝗和非洲飛蝗之間更加相近。這三種昆蟲蛋白質(zhì)編碼基因序列比較發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞色素氧化酶的3個(gè)亞基(COⅠ、COⅡ、COⅢ)是較為保守的基因，其中COⅠ是最保守的基因。ND1、ND4、ND4L、ND5、ATP8相對(duì)變異較大

8、，ND4和ND4L是13種蛋白質(zhì)編碼基因氨基酸序列變異最大的兩個(gè)基因。 12SrRNA序列較16SrRNA更保守。從序列之間的核苷酸差異可以看出12S基因比蛋白編碼基因還要保守，而16S基因較細(xì)胞色素氧化酶亞基(COⅠ、COⅡ、COⅢ)的進(jìn)化快些，但比其他蛋白編碼基因保守。蛋白質(zhì)編碼基因和12S基因比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)隆額網(wǎng)翅蝗與非洲飛蝗之間的親緣關(guān)系較近，而16S基因則支持隆額網(wǎng)翅蝗與東方螻蛄之間分歧更小，這種結(jié)果有可能是分析過(guò)程中導(dǎo)

9、入的誤差。A+T豐富區(qū)比一些蛋白編碼基因序列之間的差異還小，可能是由于在A+T豐富區(qū)中發(fā)生了多重替換，對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生誤導(dǎo)。所以用A+T豐富區(qū)的序列數(shù)據(jù)來(lái)比較直翅目這三個(gè)種之間的親緣關(guān)系還有待考慮。 6.8種多新翅類昆蟲線粒體DNA系統(tǒng)進(jìn)化分析將8種多新翅類昆蟲線粒體蛋白質(zhì)編碼基因連接成一個(gè)聯(lián)合數(shù)據(jù)集。采用NJ和MP分析方法建樹(shù)，所得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很類似，只是G.orentalis與(L.migratoria+A.coreana)以及S

10、.paresisensis、T.californicum和G.sculleni分枝間的次序不同。L.migratoria和A.coreana同屬直翅目蝗亞目，它們之間的單系性得到很高的bootstrap支持(bootstrap都是100)。與它們同為直翅目屬于螽亞目的東方螻蛄與這兩個(gè)物種之間的親緣關(guān)系比較遠(yuǎn)，在MP樹(shù)與NJ樹(shù)中它的分支次序不同。 螳(蟲修)目的S.paresisensis、竹節(jié)蟲目T.californicum和蛩

11、蠊目G.sculleni在NJ法和MP法建樹(shù)中都聚為一枝，但這三者之間的具體關(guān)系則不明確。在此次分析中，蜚蠊目P.fuliginosa和螳螂目T.tamola在NJ樹(shù)和MP樹(shù)都以很高的自舉值聚合在一起，這與NCBI分類基本一致。 該項(xiàng)目為導(dǎo)師黃原教授所承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的重要組成成分，首次從比較及進(jìn)化基因組學(xué)角度對(duì)隆額網(wǎng)翅蝗的線粒體基因組進(jìn)行詳細(xì)的基因組織結(jié)構(gòu)和序列進(jìn)化的研究，可為理解線粒體基因組結(jié)構(gòu)和序列進(jìn)化提供重要線